JPH0898488A - Three-phase brushless motor - Google Patents

Three-phase brushless motor

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JPH0898488A
JPH0898488A JP6228128A JP22812894A JPH0898488A JP H0898488 A JPH0898488 A JP H0898488A JP 6228128 A JP6228128 A JP 6228128A JP 22812894 A JP22812894 A JP 22812894A JP H0898488 A JPH0898488 A JP H0898488A
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JP
Japan
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phase
exciting
permanent magnet
torque
rotor
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JP6228128A
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Japanese (ja)
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Minoru Takahashi
稔 高橋
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NSK Ltd
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NSK Ltd
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Abstract

PURPOSE: To reduce the difference between maximum and minimum torques generated from a three-phase brushless motor. CONSTITUTION: A Groove 5a having axially elongated cross-section are made in the circumferential center of each pole of a permanent magnet 5 constituting a rotor thus providing a low flux density region. In other words, the flux density at a position shifted by 90 deg. electric angle from a border point a1 between S and N poles is set lower than that of a normal permanent magnet having no groove 5a. Furthermore, three-phase exciting coils are driven through a drive circuit, i.e., a three-phase exciting circuit for feeding the exciting currents constantly to all exciting coils.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、3相ブラシレスモー
タの改良に関し、特に、回転位置に対する出力トルクの
変動を極力小さくできるようにしたものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of a three-phase brushless motor, and more particularly, it is intended to minimize fluctuations in output torque with respect to rotational position.

【0002】[0002]

【従来の技術】外周面にS極及びN極が周方向に交互に
且つ等間隔に着磁されたロータの周囲を3相の励磁コイ
ルで包囲した3相ブラシレスモータは、他のブラシレス
モータに比べて安定した出力トルクが得られるため、種
々の分野への応答が期待されている。そして、従来の3
相ブラシレスモータのロータを構成する永久磁石の磁束
密度分布は、図10(a)に示すように正弦波的、若し
くは着磁を工夫することにより図10(b)に示すよう
に台形波的になっていた。
2. Description of the Related Art A three-phase brushless motor in which an S-pole and an N-pole are alternately magnetized on the outer peripheral surface in the circumferential direction at equal intervals and surrounded by a three-phase exciting coil is surrounded by a three-phase brushless motor. Compared with this, a stable output torque can be obtained, so that response to various fields is expected. And the conventional 3
The magnetic flux density distribution of the permanent magnets forming the rotor of the phase brushless motor is sinusoidal as shown in FIG. 10A, or trapezoidal as shown in FIG. 10B by devising the magnetization. Was becoming.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ここで、従来の3相ブ
ラシレスモータにおいて、3相の励磁コイルa,b及び
cをY字形にスター結線し、各コイルa〜cに図11に
示すような励磁電流を供給する(つまり、電気角で60
度毎に通電状態を切り換える2相励磁方式で駆動する)
と、各コイルに生じるトルクは、ロータの永久磁石の磁
束密度分布が図10(a)の正弦波的であるとき、図1
2の下部に示すように、ロータの回転位置によって変化
する山形の波形を描くようになる。そして、それら各コ
イルに生じるトルクの和がモータに生じるトルクとなる
から、モータのトルクは、図12の上部に示すように、
ロータの回転位置によって変化してしまう。この場合、
トルクリップル(トルクの最大値Tmax と最小値Tmin
との変動差ΔT=Tmax −T min )は、平均トルク(=
(Tmax +Tmin )/2)に対して約15%程度とな
る。
SUMMARY OF THE INVENTION Here, the conventional three-phase block is used.
In the lathless motor, three-phase exciting coils a, b and
c is star-connected in a Y shape, and the coils a to c are shown in FIG.
Supply an exciting current as shown (ie 60 electrical degrees
It is driven by a two-phase excitation method that switches the energization state every time.)
And the torque generated in each coil is
When the bundle density distribution is sinusoidal as shown in FIG.
As shown in the lower part of 2, changes depending on the rotational position of the rotor
It becomes to draw a mountain-shaped waveform. And each of them
The torque generated in the motor is the torque generated in the motor.
Therefore, the torque of the motor is as shown in the upper part of FIG.
It changes depending on the rotational position of the rotor. in this case,
Torque ripple (maximum torque value TmaxAnd the minimum value Tmin
Difference difference ΔT = Tmax-T min) Is the average torque (=
(Tmax+ Tmin) / 2) about 15%
It

【0004】この程度のトルクリップルは、他の形式の
ブラシレスモータに比べれば小さいともいえるが、例え
ば自動車のパワーステアリング装置の駆動源に利用する
ことを考えると、操舵系のトルク変動は運転者の操舵感
覚に違和感を与えるため極力小さいことが好ましく、1
5%程度のトルクリップルでは違和感が大き過ぎ、更な
るトルクリップルの低減が望まれていた。
It can be said that such a torque ripple is smaller than that of other types of brushless motors. However, considering that the torque ripple is used as a drive source of a power steering device of an automobile, for example, torque fluctuations in the steering system are caused by the driver. It is preferable to be as small as possible in order to make the steering feel uncomfortable.
A torque ripple of about 5% is too uncomfortable, and it has been desired to further reduce the torque ripple.

【0005】本発明は、このような従来の技術が有する
未解決の課題に着目してなされたものであって、トルク
リップルが極力小さくなる3相ブラシレスモータを提供
することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above-mentioned unsolved problems of the conventional technique, and an object thereof is to provide a three-phase brushless motor in which torque ripple is minimized.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、外周面にS極及びN極が周方向に交互に
且つ等間隔に着磁された回転自在のロータと、スター結
線され且つ前記ロータの外周面を包囲するように配設さ
れた3相の励磁コイルと、これら3相の励磁コイルに励
磁電流を供給する駆動回路と、を備えた3相ブラシレス
モータにおいて、前記駆動回路は、前記3相の励磁コイ
ル全てに常になんらかの励磁電流を供給する3相励磁駆
動回路であり、前記ロータの各磁極の周方向中心位置
に、低磁束密度領域を形成した。
In order to achieve the above object, the present invention provides a rotatable rotor in which S poles and N poles are alternately magnetized in the circumferential direction in the circumferential direction at equal intervals, and a star. A three-phase brushless motor comprising: three-phase exciting coils connected to each other and surrounding the outer peripheral surface of the rotor; and a drive circuit for supplying an exciting current to the three-phase exciting coils. The drive circuit is a three-phase excitation drive circuit that constantly supplies some excitation current to all of the three-phase excitation coils, and a low magnetic flux density region is formed at the circumferential center position of each magnetic pole of the rotor.

【0007】[0007]

【作用】本発明の3相ブラシレスモータにあっては、駆
動回路が3相励磁駆動回路であるため、2相励磁とは異
なり、3相の励磁コイルの全てに常になんらかの励磁電
流が供給される。従って、一つの励磁コイルの位相を切
り換える時でも他の二つの励磁コイルを通じて励磁電流
が流れるから、位相切り換え時にモータの出力トルクが
落ち込まないで済み、滑らかな切り換えが行われる。
In the three-phase brushless motor of the present invention, since the drive circuit is a three-phase excitation drive circuit, some excitation current is always supplied to all three-phase excitation coils, unlike two-phase excitation. . Therefore, even when the phase of one exciting coil is switched, the exciting current flows through the other two exciting coils, so that the output torque of the motor does not drop when the phases are switched, and smooth switching is performed.

【0008】そして、3相励磁駆動の場合、各コイルに
発生するトルクの和であるモータのトルクが最大となる
位置は、S極及びN極に着磁された領域の周方向中心位
置(S極とN極との境界から、電気角で90度の位置)
にコイルが対向した位置であるが、その周方向中心位置
に低磁束密度領域が形成されているため、その分、モー
タのトルクの最大値は小さくなり、トルクリップルが低
減される。
In the case of three-phase excitation drive, the position where the motor torque, which is the sum of the torques generated in the coils, becomes maximum is the circumferential center position (S) of the region magnetized to the S pole and the N pole. (Position of 90 degrees in electrical angle from the boundary between the pole and N pole)
Although the coil is opposite to the coil, a low magnetic flux density region is formed at the center position in the circumferential direction, and accordingly, the maximum value of the torque of the motor is reduced and the torque ripple is reduced.

【0009】なお、低磁束密度領域の形成方法は特に限
定されるものではなく、例えば着磁を工夫することによ
っても可能であるし、或いは永久磁石の周方向中心位置
に凹部や空隙等を適宜形成することによっても可能であ
る。
The method of forming the low magnetic flux density region is not particularly limited, and it is possible, for example, to devise the magnetization, or to appropriately form a concave portion or a void in the circumferential center position of the permanent magnet. It is also possible by forming.

【0010】[0010]

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図1は本発明の第1実施例における3相ブラシ
レスモータ1の構成を示す正断面図である。即ち、この
3相ブラシレスモータ1は、円筒形のハウジング2と、
このハウジング2の軸心に沿って配設され軸受3a,3
bによって回転自在の回転軸4と、この回転軸4に固定
されたモータ駆動用の永久磁石5と、この永久磁石5を
包囲するようにハウジング2内周面に固定され且つ3相
の励磁コイル6a,6b及び6cが巻き付けられたステ
ータ6とから構成されていて、回転軸4及び永久磁石5
によって回転自在のロータ7が形成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a front sectional view showing the structure of a three-phase brushless motor 1 according to the first embodiment of the present invention. That is, the three-phase brushless motor 1 includes a cylindrical housing 2 and
Bearings 3a, 3 arranged along the axis of the housing 2
a rotating shaft 4 rotatable by b, a permanent magnet 5 for driving a motor fixed to the rotating shaft 4, and a three-phase exciting coil fixed to the inner peripheral surface of the housing 2 so as to surround the permanent magnet 5. 6a, 6b and 6c are wound around the stator 6, and the rotary shaft 4 and the permanent magnet 5 are provided.
A rotatable rotor 7 is formed by.

【0011】また、ロータ7には、回転軸4の一方の端
部には近接してリング状の位相検出用の永久磁石8が固
定されていて、かかる永久磁石8には、S極及びN極が
周方向に且つ等間隔に交互に着磁されている。これに対
し、ハウジング2の軸受3bが配設された側の内端面に
は、ステー9を介してリング状の薄板からなる支持基板
10がその内側の絶縁部分が永久磁石8に対向するよう
に配設され、かかる支持基板10の永久磁石8側を向く
面には、永久磁石8に対向するように、例えばホール素
子等からなる位相検出素子11が固定されている。な
お、実際には位相検出素子11は励磁コイル6a〜6b
の駆動タイミングに対応して周方向に適宜離隔して3個
設けられているが、図1は断面図であるため、その内の
一つのみを示している。
A ring-shaped permanent magnet 8 for phase detection is fixed to the rotor 7 close to one end of the rotary shaft 4, and the permanent magnet 8 has an S pole and an N pole. The poles are magnetized alternately in the circumferential direction at equal intervals. On the other hand, on the inner end surface of the housing 2 on the side where the bearing 3b is disposed, a support substrate 10 made of a ring-shaped thin plate is provided via a stay 9 so that the insulating portion on the inside faces the permanent magnet 8. On the surface of the support substrate 10 facing the permanent magnet 8 side, the phase detection element 11 made of, for example, a Hall element is fixed so as to face the permanent magnet 8. In addition, the phase detection element 11 is actually the excitation coils 6a to 6b.
Three of them are provided at appropriate intervals in the circumferential direction according to the driving timing of 1. However, since FIG. 1 is a sectional view, only one of them is shown.

【0012】そして、各位相検出素子11の出力がこれ
に対向する永久磁石8の磁極によって変化することを利
用してロータ7の回転位置を認識し、それに応じて後述
する駆動回路が各励磁コイル6a〜6cに供給する励磁
電流を切り換えて、ロータ7を適宜回転駆動させるので
ある。一方、ロータ7を構成する永久磁石5は、その着
磁の状態を表す平面図である図2に示すように、S極及
びN極が周方向に三つずつ交互に且つ等間隔に着磁され
ている。
The rotational position of the rotor 7 is recognized by utilizing the fact that the output of each phase detecting element 11 changes depending on the magnetic pole of the permanent magnet 8 facing the phase detecting element 11, and the drive circuit, which will be described later, responds accordingly by recognizing the rotational position of the rotor 7. The exciting current supplied to 6a to 6c is switched to drive the rotor 7 to rotate appropriately. On the other hand, as shown in FIG. 2, which is a plan view showing the magnetized state, the permanent magnets 5 constituting the rotor 7 are magnetized such that three S poles and three N poles are alternately arranged in the circumferential direction at equal intervals. Has been done.

【0013】ただし、本実施例の永久磁石5の各磁極の
周方向中心位置には、軸方向に長い断面半円形の凹溝5
aが形成されていて、これにより各磁極の周方向中心位
置が低磁束密度領域となっている。つまり、S極及びN
極の境界である点a1 からそれぞれ電気角で90度ずれ
た位置の磁束密度が、凹溝5aを形成していない通常の
永久磁石に比べて低くなっているのであり、電気角で0
〜360度の範囲における磁束密度分布は、図3に実線
で示すように、正弦波的に変化する破線で示す通常の磁
束密度分布に比べて、電気角で90度及び270度の位
置で凹むような分布となる。
However, at the center position in the circumferential direction of each magnetic pole of the permanent magnet 5 of this embodiment, a concave groove 5 having a semicircular cross section which is long in the axial direction is formed.
a is formed so that the center position in the circumferential direction of each magnetic pole is a low magnetic flux density region. That is, S pole and N
The magnetic flux density at positions 90 degrees away from the pole boundary point a 1 by an electrical angle is lower than that of a normal permanent magnet having no groove 5a, and the electrical angle is 0.
As shown by the solid line in FIG. 3, the magnetic flux density distribution in the range of ˜360 degrees is recessed at positions of 90 degrees and 270 degrees in electrical angle as compared with the normal magnetic flux density distribution shown by the broken line that changes sinusoidally. The distribution is as follows.

【0014】一方、3相の励磁コイル6a〜6cは、図
4に示すようにY字形にスター結線されて、ロータ7の
外周面を120度離隔した三方から取り囲むように配設
されている。そして、それら励磁コイル6a〜6cに励
磁電流を供給する駆動回路15は、図4に示すように、
六つのトランジスタ(電界効果トランジスタ)Tu ,T
v ,Tw 、Tu ' ,Tv ' ,Tw ' から構成されてい
る。
On the other hand, the three-phase exciting coils 6a to 6c are star-connected in a Y-shape as shown in FIG. 4, and are arranged so as to surround the outer peripheral surface of the rotor 7 from three sides separated by 120 degrees. The drive circuit 15 for supplying the exciting current to the exciting coils 6a to 6c, as shown in FIG.
Six transistors (field effect transistors) Tu , T
It is composed of v , T w , T u ′, T v ′, T w ′.

【0015】具体的には、直列関係にあるトランジスタ
u −Tu ' ,トランジスタTv −Tv ' ,トランジス
タTw −Tw ' のそれぞれを電源の両端子間に並列に配
設するとともに、各トランジスタTu −Tu ' ,トラン
ジスタTv −Tv ' ,トランジスタTw −Tw ' の接続
部分を、各励磁コイル6a,6b,6cの外端(スター
結線の中心側とは逆側)に導通させている。
[0015] Specifically, the transistor T u -T u are in series relation ', transistor T v -T v', as well as arranged in parallel between the transistors T w -T w both terminals respectively of the power of the ' , The transistors T u −T u ′, the transistors T v −T v ′, and the transistors T w −T w ′ are connected to the outer ends of the exciting coils 6a, 6b, 6c (opposite to the center of the star connection). Side).

【0016】そして、各トランジスタTu 〜Tw ' のゲ
ート電圧が、上述した位相検出素子11の出力によって
制御されるようになっている。ここで、本実施例の駆動
回路15は、3相の励磁コイル6a〜6cの全てに常に
励磁電流を供給してこの3相ブラシレスモータ1を駆動
する3相励磁駆動回路となっている。各励磁コイル6a
〜6cへの励磁電流の方向及び大きさは、具体的には、
図5に示すようになり、3相励磁駆動回路としての各ト
ランジスタTu〜Tw ' のオン/オフのタイミングは、
下記の表1のようになる。ただし、表1中、“1”がオ
ン、“0”がオフを表す。
[0016] Then, the gate voltage of each transistor T u through T w 'is adapted to be controlled by the output of the phase detector device 11 described above. Here, the drive circuit 15 of the present embodiment is a three-phase excitation drive circuit that drives the three-phase brushless motor 1 by constantly supplying an excitation current to all of the three-phase excitation coils 6a to 6c. Each exciting coil 6a
The direction and magnitude of the exciting current to 6c are, specifically,
Is as shown in FIG. 5, the timing of on / off of each transistor T u through T w 'as 3-phase excitation drive circuit,
It is as shown in Table 1 below. However, in Table 1, "1" represents ON and "0" represents OFF.

【0017】[0017]

【表1】 [Table 1]

【0018】例えば、図5のdの位置にあるとすると、
表1の区間に該当するから、上段のトランジスタ
u ,Tw 及び下段のトランジスタTv ' がオンとな
り、それら以外のトランジスタはオフとなるから、励磁
コイル6a及び6cには外端側からそれぞれI/2の大
きさの電流が流れ、励磁コイル6cには結線側からIの
大きさ電流が流れる。他の区間〜についても、各ト
ランジスタのオン/オフに従って、各励磁コイル6a〜
6cにはI又はI/2の大きさの電流が流れることにな
る。
For example, if it is at the position of d in FIG. 5,
Since it corresponds to the section of Table 1, the upper transistors T u and T w and the lower transistor T v ′ are turned on, and the other transistors are turned off, so that the exciting coils 6 a and 6 c are respectively from the outer end side. A current having a magnitude of I / 2 flows, and a current having a magnitude of I flows from the connection side to the exciting coil 6c. Also in the other sections ~, each exciting coil 6a ~ according to ON / OFF of each transistor.
A current having a magnitude of I or I / 2 flows through 6c.

【0019】そして、このような3相励磁駆動であれ
ば、位相切り換え時であっても、少なくとも二つのコイ
ルを通じて上段から下段に電流が流れ続けるため、電流
が遮断されることがない。これに対し、2相励磁駆動で
は、図11に示したように、位相を切り換える時に、上
段と下段が一瞬途切れ、瞬間的であるが電流が全く流れ
ない時間があるため、コイルのインダクタンスの分、電
流の立ち上がりが遅れモータの出力が落ち込み、滑らか
な切り換えが行われなかったのである。
With such a three-phase excitation drive, even when the phase is switched, the current continues to flow from the upper stage to the lower stage through at least two coils, so that the current is not interrupted. On the other hand, in the two-phase excitation drive, as shown in FIG. 11, when switching the phases, there is a momentary break between the upper stage and the lower stage, and there is a momentary time when no current flows. However, the rise of the current was delayed and the output of the motor dropped, and smooth switching was not performed.

【0020】つまり、本実施例のように3相励磁駆動を
採用すれば、励磁コイル6a〜6cに発生するトルクが
瞬間的に落ち込むことが防止できるから、それら励磁コ
イル6a〜6cに発生するトルクの和であるモータトル
クの最小値Tmin が落ち込むことが防止できるのであ
る。そして、永久磁石5の磁束密度分布が図3に示すよ
うになり、励磁コイル6a〜6cに流れる電流の大きさ
が図5に示すようになれば、各励磁コイル6a〜6cに
発生するトルクは、各励磁コイル6a〜6cに直交する
磁束の量と、各励磁コイル6a〜6cに流れる励磁電流
との積に比例することから、図6の下部に実線,一点鎖
線及び破線で示すようになる。
That is, if the three-phase excitation drive is adopted as in this embodiment, the torque generated in the exciting coils 6a to 6c can be prevented from instantaneously dropping, so that the torque generated in the exciting coils 6a to 6c can be prevented. It is possible to prevent the minimum value T min of the motor torque, which is the sum of the above, from dropping. If the magnetic flux density distribution of the permanent magnet 5 is as shown in FIG. 3 and the magnitude of the current flowing through the exciting coils 6a-6c is as shown in FIG. 5, the torque generated in each exciting coil 6a-6c is , Is proportional to the product of the amount of magnetic flux orthogonal to each of the exciting coils 6a to 6c and the exciting current flowing in each of the exciting coils 6a to 6c. .

【0021】例えば、コイル6aについてみれば、電気
角で0度から60度に到る間は電流の大きさがI/2で
あるため、発生するトルクは徐々に大きくなるが、60
度を過ぎると電流の大きさがIになるので、発生するト
ルクは瞬間的に二倍になり、そこから再び徐々に大きく
なろうとする。しかし、90度を中心にその周辺の磁束
密度分布が凹んでいるため、コイル6aに発生するトル
クは一旦小さくなり、90度を過ぎた後に徐々に上昇
し、120度の手前で若干下降する。そして、120度
に到ると電流の大きさがI/2に戻るため、発生するト
ルクの大きさは瞬間的に1/2となり、そこから徐々に
小さくなって180度で一旦零になるが、180度を過
ぎれば励磁コイル6aには逆方向の電流が流れるから、
発生するトルクは再び徐々に上昇する。なお、励磁コイ
ル6aの180〜360度の間のトルクの変化は、0〜
180度の間のトルク変化と同じであり、また、励磁コ
イル6bのトルク変化は、励磁コイル6aのトルク変化
と120度遅れていることを除いては全く同じである。
同様に、励磁コイル6cのトルク変化は、励磁コイル6
aのトルク変化と240度遅れていることを除いては全
く同じである。
For example, with respect to the coil 6a, since the magnitude of the current is I / 2 during the electrical angle from 0 degree to 60 degrees, the generated torque gradually increases.
When the degree is exceeded, the magnitude of the electric current becomes I, so that the generated torque instantaneously doubles, and from there, it tries to gradually increase again. However, since the magnetic flux density distribution around 90 degrees is concave, the torque generated in the coil 6a once becomes small, gradually rises after 90 degrees, and drops slightly before 120 degrees. Then, when the temperature reaches 120 degrees, the magnitude of the current returns to I / 2, and the magnitude of the torque generated instantaneously becomes 1/2, and then gradually decreases to zero at 180 degrees. , 180 degrees, a reverse current flows through the exciting coil 6a,
The generated torque gradually increases again. The change in the torque of the exciting coil 6a between 180 and 360 degrees is 0 to
It is the same as the torque change during 180 degrees, and the torque change of the exciting coil 6b is exactly the same as the torque change of the exciting coil 6a except that it is delayed by 120 degrees.
Similarly, the torque change of the exciting coil 6c is
It is exactly the same except that the torque change of a is delayed by 240 degrees.

【0022】そして、この3相ブラシレスモータ1に発
生するトルクは、各励磁コイル6a〜6cに発生するト
ルクの和であるから、図6の上部に実線で示すような波
形になる。ここで、本来ならば、磁束密度は永久磁石5
の各磁極の周方向中心位置で最も高くなることから、各
励磁コイル6a〜6cに発生するトルクもそれに対応し
た位置で最も大きくなり、3相ブラシレスモータ1に発
生するトルクも励磁コイル6a〜6cに発生するトルク
と同様の位置で最大となるはずである。
Since the torque generated in the three-phase brushless motor 1 is the sum of the torques generated in the exciting coils 6a to 6c, it has a waveform as shown by the solid line in the upper part of FIG. Here, originally, the magnetic flux density is 5
Since it becomes highest at the circumferential center position of each magnetic pole, the torque generated in each exciting coil 6a to 6c becomes the largest at the corresponding position, and the torque generated in the three-phase brushless motor 1 also becomes large. It should be maximum at the same position as the torque generated at.

【0023】しかし、本実施例では、その最大トルクが
発生する位置に凹溝5aを形成しているため、モータト
ルクの最大値Tmax が小さくなるのである。このよう
に、本実施例の構成であれば、モータトルクの最小値T
min が落ち込むことが防止されるとともに、モータトル
クの最大値Tmax を小さくすることができるから、それ
らの差で決まるトルクリップルが抑えられるようにな
る。ちなみに、本発明者が、永久磁石5の電気角で90
度及び270度付近の磁束密度を20%程度小さくした
3相ブラシレスモータ1のトルクを実測してみたとこ
ろ、トルクリップルは約5%程度となり、従来の約1/
3程度に低減することが確認された。従って、本実施例
のような3相ブラシレスモータは、例えば自動車の電動
パワーステアリング装置の駆動源として好適である。
However, in this embodiment, since the concave groove 5a is formed at the position where the maximum torque is generated, the maximum value T max of the motor torque becomes small. Thus, with the configuration of this embodiment, the minimum value T of the motor torque is
Since min can be prevented from falling and the maximum value T max of the motor torque can be reduced, the torque ripple determined by the difference between them can be suppressed. By the way, the present inventor has found that the electrical angle of the permanent magnet 5 is 90 degrees.
When the torque of the three-phase brushless motor 1 in which the magnetic flux density around 20 degrees and 270 degrees is reduced by about 20% is actually measured, the torque ripple is about 5%, which is about 1 / the conventional value.
It was confirmed to be reduced to about 3. Therefore, the three-phase brushless motor as in this embodiment is suitable as a drive source for an electric power steering device of a vehicle, for example.

【0024】図7は本発明の第2実施例を示す図であっ
て、上記第1実施例の図2と同様に永久磁石5の平面図
である。なお、その他の構成は上記第1実施例と同様で
あるため、その図示及び説明は省略する。即ち、本実施
例では、周方向にS極及びN極が並んだ平断面扇形の同
形の六つの永久磁石5A〜5Fを、回転軸4(図1参
照)を包囲するように並べて上記第1実施例と同等の永
久磁石5を構成している。ただし、隣り合った永久磁石
5A〜5Fでは、同極同士が接するようになっている。
FIG. 7 is a view showing a second embodiment of the present invention and is a plan view of the permanent magnet 5 as in FIG. 2 of the first embodiment. Since the other construction is the same as that of the first embodiment, its illustration and description are omitted. That is, in the present embodiment, the six permanent magnets 5A to 5F of the same shape having a fan-shaped flat cross section in which the S poles and the N poles are arranged in the circumferential direction are arranged so as to surround the rotation shaft 4 (see FIG. 1). A permanent magnet 5 equivalent to that of the embodiment is constructed. However, in the adjacent permanent magnets 5A to 5F, the same poles are in contact with each other.

【0025】そして、各永久磁石5A〜5Fの外周面側
端部に面取り5bを形成している。従って、各永久磁石
5A〜5Fを図7のように組み合わせると、隣り合った
永久磁石5A〜5Fの面取り5b同士によって、S極及
びN極の境界から電気角で90度の位置に、低磁束密度
領域が形成されるようになる。このため、本実施例の構
成であっても、上記第1実施例と同様の作用効果を得る
ことができる。しかも、各永久磁石5A〜5Fの角の部
分を平らに削ることにより低磁束密度領域を形成するこ
とができるから、溝加工が必要な上記第1実施例の構成
に比べて製造コストを低減できるという利点がある。な
お、低磁束密度領域は、各永久磁石5A〜5Fの角の部
分を削るのではなく、最初から金型成型により所望の形
状を作るようにしてもよい。
Then, chamfers 5b are formed on the outer peripheral surface side ends of the permanent magnets 5A to 5F. Therefore, when the permanent magnets 5A to 5F are combined as shown in FIG. 7, the chamfered portions 5b of the adjacent permanent magnets 5A to 5F cause a low magnetic flux at a position of 90 degrees in electrical angle from the boundary between the S pole and the N pole. The density area is formed. Therefore, even with the configuration of this embodiment, it is possible to obtain the same effects as the first embodiment. Moreover, since the low magnetic flux density region can be formed by flattening the corner portions of each of the permanent magnets 5A to 5F, the manufacturing cost can be reduced as compared with the configuration of the first embodiment in which the groove processing is required. There is an advantage. In the low magnetic flux density region, a desired shape may be formed by molding from the beginning, instead of cutting the corners of the permanent magnets 5A to 5F.

【0026】図8は本発明の第3実施例を示す図であっ
て、上記第1実施例の図2と同様に永久磁石5の平面図
である。なお、その他の構成は上記第1実施例と同様で
あるため、その図示及び説明は省略する。即ち、本実施
例では、上記第2実施例と同様に、周方向にS極及びN
極が並んだ平断面扇形の同形の六つの永久磁石5A〜5
Fを、回転軸4(図1参照)を包囲するように並べて上
記第1実施例と同等の永久磁石5を構成している。
FIG. 8 is a diagram showing a third embodiment of the present invention, and is a plan view of the permanent magnet 5 as in FIG. 2 of the first embodiment. Since the other construction is the same as that of the first embodiment, its illustration and description are omitted. That is, in this embodiment, as in the second embodiment, the S pole and the N pole are arranged in the circumferential direction.
Six permanent magnets 5A to 5 of the same shape having a fan-shaped cross section with poles lined up
Fs are arranged so as to surround the rotary shaft 4 (see FIG. 1) to form a permanent magnet 5 equivalent to that of the first embodiment.

【0027】ただし、本実施例では、各永久磁石5A〜
5F間に僅かな隙間5cが形成されるように、永久磁石
5A〜5Fの周方向の寸法を、上記第1実施例における
永久磁石5の周方向寸法の1/6よりも若干小さくして
いる。また、本実施例でも、隣り合った永久磁石5A〜
5Fでは、同極同士が対向するようになっている。従っ
て、各永久磁石5A〜5Fを図8のように組み合わせる
と、隙間5cによって、S極及びN極の境界から電気角
で90度の位置に、低磁束密度領域が形成されるように
なる。このため、本実施例の構成であっても、上記第1
実施例と同様の作用効果を得ることができる。しかも、
各永久磁石5A〜5Fの面取りも不要であるから、上記
第2実施例よりも更に製造コストを低減できるという利
点がある。
However, in this embodiment, each of the permanent magnets 5A ...
The circumferential dimension of the permanent magnets 5A to 5F is set to be slightly smaller than 1/6 of the circumferential dimension of the permanent magnet 5 in the first embodiment so that a slight gap 5c is formed between the 5Fs. . Also in the present embodiment, the adjacent permanent magnets 5A to 5A.
At 5F, the same poles face each other. Therefore, when the permanent magnets 5A to 5F are combined as shown in FIG. 8, the gap 5c forms a low magnetic flux density region at a position at an electrical angle of 90 degrees from the boundary between the S pole and the N pole. Therefore, even with the configuration of this embodiment, the first
It is possible to obtain the same effect as that of the embodiment. Moreover,
Since it is not necessary to chamfer the permanent magnets 5A to 5F, there is an advantage that the manufacturing cost can be further reduced as compared with the second embodiment.

【0028】図9は本発明の第4実施例を示す図であっ
て、上記第1実施例の図2と同様に永久磁石5の平面図
である。なお、その他の構成は上記第1実施例と同様で
あるため、その図示及び説明は省略する。即ち、本実施
例では、上記第1実施例と同様の永久磁石5の各磁極の
周方向の中心位置で外周面に近接した部分に、軸方向に
長い円孔5dを形成し、これにより、S極及びN極の境
界から電気角で90度の位置に、低磁束密度領域が形成
されるようになる。このため、本実施例の構成であって
も、上記第1実施例と同様の作用効果を得ることができ
る。
FIG. 9 is a view showing a fourth embodiment of the present invention, and is a plan view of the permanent magnet 5 as in FIG. 2 of the first embodiment. Since the other construction is the same as that of the first embodiment, its illustration and description are omitted. That is, in this embodiment, a circular hole 5d that is long in the axial direction is formed in the portion close to the outer peripheral surface at the center position in the circumferential direction of each magnetic pole of the permanent magnet 5 similar to that in the first embodiment. A low magnetic flux density region is formed at a position at an electrical angle of 90 degrees from the boundary between the S pole and the N pole. Therefore, even with the configuration of this embodiment, it is possible to obtain the same effects as the first embodiment.

【0029】なお、上記各実施例では、永久磁石5の形
状を適宜工夫することにより、S極及びN極の境界から
電気角で90度の位置に低磁束密度領域を形成するよう
にしているが、永久磁石5を加工しなくても、例えば着
磁を工夫することにより、低磁束密度領域を形成するよ
うにしてもよい。また、上記各実施例の構成において、
加工された永久磁石5の耐衝撃性を保つために、永久磁
石5の周囲を円筒形のカバーで覆うようにしてもよい。
In each of the above embodiments, the shape of the permanent magnet 5 is appropriately devised to form a low magnetic flux density region at a position of an electrical angle of 90 degrees from the boundary between the S pole and the N pole. However, even if the permanent magnet 5 is not processed, the low magnetic flux density region may be formed by devising the magnetization, for example. In addition, in the configuration of each of the above embodiments,
In order to maintain the impact resistance of the processed permanent magnet 5, the periphery of the permanent magnet 5 may be covered with a cylindrical cover.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
3相ブラシレスモータにおいて、駆動回路を3相励磁駆
動回路とし、ロータの各磁極の周方向の中心位置に低磁
束密度領域を形成したため、位相切り換え時にモータに
発生するトルクの最小値が落ち込むことを防止できると
ともに、トルクの最大値を小さくできるから、トルクリ
ップルを抑えることができるという効果がある。
As described above, according to the present invention,
In a three-phase brushless motor, the drive circuit is a three-phase excitation drive circuit, and a low magnetic flux density region is formed at the center position in the circumferential direction of each magnetic pole of the rotor. In addition to being able to prevent it, the maximum value of the torque can be reduced, so that the torque ripple can be suppressed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例の3相ブラシレスモータの
正断面図である。
FIG. 1 is a front sectional view of a three-phase brushless motor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】第1実施例の永久磁石の平面図である。FIG. 2 is a plan view of the permanent magnet of the first embodiment.

【図3】第1実施例の磁束密度の分布図である。FIG. 3 is a distribution diagram of magnetic flux density according to the first embodiment.

【図4】励磁コイルの結線状態及び駆動回路を示す回路
図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a connection state of an exciting coil and a drive circuit.

【図5】励磁電流の波形図である。FIG. 5 is a waveform diagram of an exciting current.

【図6】各励磁コイル及びモータに発生するトルクの波
形図である。
FIG. 6 is a waveform diagram of torque generated in each exciting coil and motor.

【図7】第2実施例の永久磁石の平面図である。FIG. 7 is a plan view of a permanent magnet of a second embodiment.

【図8】第3実施例の永久磁石の平面図である。FIG. 8 is a plan view of a permanent magnet of a third embodiment.

【図9】第4実施例の永久磁石の平面図である。FIG. 9 is a plan view of a permanent magnet according to a fourth embodiment.

【図10】従来の磁束密度の分布図である。FIG. 10 is a conventional magnetic flux density distribution diagram.

【図11】従来の励磁電流の波形図である。FIG. 11 is a waveform diagram of a conventional exciting current.

【図12】従来の各励磁コイル及びモータに発生するト
ルクの波形図である。
FIG. 12 is a waveform diagram of torque generated in each conventional excitation coil and motor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 3相ブラシレスモータ 4 回転軸 5 永久磁石 5A〜5F 永久磁石 5a 凹溝 5b 面取り 5c 隙間 5d 円孔 6a〜6c 励磁コイル 7 ロータ 15 駆動回路 1 3 Phase Brushless Motor 4 Rotating Shaft 5 Permanent Magnet 5A to 5F Permanent Magnet 5a Recessed Groove 5b Chamfer 5c Gap 5d Circular Hole 6a to 6c Excitation Coil 7 Rotor 15 Drive Circuit

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 外周面にS極及びN極が周方向に交互に
且つ等間隔に着磁された回転自在のロータと、スター結
線され且つ前記ロータの外周面を包囲するように配設さ
れた3相の励磁コイルと、これら3相の励磁コイルに励
磁電流を供給する駆動回路と、を備えた3相ブラシレス
モータにおいて、 前記駆動回路は、前記3相の励磁コイル全てに常になん
らかの励磁電流を供給する3相励磁駆動回路であり、前
記ロータの各磁極の周方向中心位置に、低磁束密度領域
を形成したことを特徴とする3相ブラシレスモータ。
1. A rotatable rotor in which S poles and N poles are magnetized alternately and equidistantly in the circumferential direction on the outer peripheral surface, and the rotor is arranged in star connection so as to surround the outer peripheral surface of the rotor. In a three-phase brushless motor including a three-phase exciting coil and a drive circuit that supplies an exciting current to these three-phase exciting coils, the drive circuit constantly supplies some exciting current to all of the three-phase exciting coils. Is a three-phase excitation drive circuit for supplying a low magnetic flux density region in the circumferential center position of each magnetic pole of the rotor.
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